Выполнить расчет фильтра для очистки воздуха от пыли глинозема, при нормальном атмосферном давлении и температуры воздуха 20 °С. Требуемая тонкость очистки dто абс. Наибольшее допустимое (конечное) сопротивление фильтра ∆Ркон. Начальное сопротивление фильтра ∆Рнач=10 кПа. Время непрерывной работы фильтра τ. Расход воздуха Q. Концентрация пыли в воздухе Свх. Плотность частиц загрязнителя ρч=3,9·103 кг/м3. Вязкость воздуха при 20 °С: µ=18·10–6 Па·с.
№ вар
Q,
м3/ч Свх мг/м3 dто абс,
мкм
∆Ркон, кПа
τ, ч Пористый материал
Форма частиц
П h, мм
9 180 45 25 20 10 Бронза
Сфера
0,35 4
Решение
Определяем максимальный размер пор dп макс, мкм:
dп макс = 3·dто абс,
где dто aбc – абсолютная тонкость очистки, мкм.
dп макс = 3·25 = 75 мкм
Определяем средний размер пор dп ср, мкм:
dп ср = 1,25· dп макс·П0,3,
где П – пористость фильтроэлемента.
dп ср = 1,25· 75·0,350,3= 68,4 мкм
Определяем размер частиц порошка для изготовления фильтроэлемента dч ср, мкм:
dч ср = dп ср/ П2=68,4/0,352=558,4 мкм
Назначаем толщину фильтроэлемента h по технологическим и прочностным соображениям в пределах 0,25–5мм (обычно – 1мм).
h=1 мм
Находим скорость потока в порах wп, м/с:
wn=ΔPНАЧ⋅dП.СР2208hμ,м/с
где ∆Рнач – начальное сопротивление фильтра, Па;
µ – вязкость фильтруемого вещества, Па·с.
wn=10000⋅(68,4∙10-6)2208∙0,001∙18∙10-6=12,5 м/с
Определяем площадь фильтрации F,м2:
F=Qwn⋅П=18012,5⋅0,35=41,14 м2
Определяем расчетное конечное сопротивление фильтра ∆Ркон р, Па:
ΔРкон.р.=ΔРнач.h1-e-X⋅eY-1A⋅B+h , Па,
где А – опытный коэффициент, зависящий от размеров частиц и размер пор: для очистки газов А=5,25·103 с-1, для очистки жидкостей А=10 с-1;
τ – время работы фильтра, с;
X=A⸱B⸱h
Y=A⸱qвх⸱ τ
qвх – объемное содержание твердых частиц в фильтруемом веществе на входе фильтра:
qвх=Свх/ρч,
Свх – концентрация загрязнителя, кг/м3;
ρч – плотность частиц загрязнителя, кг/ м3;
qвх=0,000045/3,9·103=1,15·10-8
В рассчитываем по формуле, с/м:
В=1-П0Пwф
где скорость фильтрации wф=П·wп, м/с;
пористость осадка По=0,5.
wф = 0,35·12,5 = 4,375 м/с
В=1-0,50,354,375=0,04 с/м
X= 5,25⸱103⸱0,04⸱0,001=1,098
Y=5,25⸱0,012 ⸱10=0,63
ΔРкон.р.=100000,0011-e-1,098⋅e0,63-15,25∙103⋅0,04+0,001=37852,12 Па,
Определяем максимально допустимое время работы фильтра (так как
∆Ркон р отличается от заданного ∆Ркон) τ, c:
τм=1А⋅qвх⋅ln1+ΔPКОН.Р.ΔРНАЧ.⋅Х1-е-Х, с
τм=15,25∙103⋅1,15·10-8⋅ln1+37852,1210000⋅1,0981-е-1,098=32780с=9,1 час
Определяем эффективность очистки:
η=qвх-qвыхqвых⋅100%
где:
qВЫХ=1А⋅τМ⋅lneZ+eX-1eX ; Z=AqВХτM
qВЫХ=15,25∙103⋅32780⋅lne1,979+e1.098-1e1.098=6,54·10-9
Z=5,25∙103⋅1,15·10-8∙32780=1,979
η=1,15·10-8-6,54·10-96,54·10-9⋅100=75,84%
Вывод: в результате расчетов был подобран металлический фильтр для очистки воздуха от пыли глинозема с эффективностью 75,84%
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
